Технические науки/4. Транспорт

Заренков С. В., Ходунова О. А., Клименко А. Н.

Омский государственный университет путей сообщения, Россия

Повышение качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок

При увеличении скоростей движения большое внимание уделяется конструкции и методам расчета сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, так как именно они становятся причиной ограничения скоростей движения. Современная тенденция увеличения скоростей требует рассмотрения сопряжений не как отдельных, редко встречающихся на пути токоприемника, участков контактной сети, а как штатных конструкций, по которым токоприемник проходит два – три раза в минуту. Это сопровождается увеличением разброса контактного нажатия, искрением, повышением износа контактных проводов в зоне сопряжения и т. д.

Международные нормы EN 50317 устанавливают жесткие требования к показателям качества токосъема на скоростных контактных подвесках [1]. При этом требования к показателям качества токосъема на сопряжениях анкерных участков аналогичны требованиям к показателям в других частях контактных подвесок, несмотря на значительные конструктивные особенности переходных пролетов сопряжений анкерных участков по сравнению с конструкциями промежуточных пролетов (наличие в переходных пролетах двух пересекающихся контактных подвесок, возникновение ударов токоприемников о ниспадающую ветвь анкеруемой контактной подвески при переходе с одной контактной подвески на другую, последующие резонансные явления и т. д.). Эти особенности в значительной степени ужесточают требования к качеству регулировки параметров сопряжений анкерных участков.

Совершенствование технологии монтажа сопряжений анкерных участков контактных подвесок возможно на базе исследований чувствительности показателей качества регулировки сопряжений анкерных участков к точности установки различных монтажных параметров. Проведение подобных исследований на основе существующих методов расчетов контактных подвесок затруднительно.

Таким образом, совершенствование методов расчета и экспериментальных исследований параметров сопряжений анкерных участков контактных подвесок в настоящее время является актуальной задачей.

Теоретическое изучение динамического взаимодействия между токоприёмником и контактной подвеской с помощью компьютерного моделирования дает возможность получить большое количество информации о системе токосъема и сводит к минимуму объем и стоимость эксплуатационных
испытаний [2].

С помощью разработанной в ОмГУПСе модели взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях были проведены исследования влияния угла, под которым токоприемник встречается с ниспадающей ветвью (угол α), на разброс контактного нажатия в переходном пролете.

В рамках проекта «Разработка и организация высокотехнологичного производства нового магистрального токоприемника для применения на линиях с модернизированной инфраструктурой системы токосъема» (договор № 13.G25.31.0034 от «07» сентября 2010 г.) реализуемого при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации был произведен расчет взаимодействия разрабатываемого токоприемника с контактной подвеской КС-200-07 на трех- и четырехпролетных сопряжениях анкерных участков.

Расчетные параметры токоприемника и контактной подвески получены в ходе прямого эксперимента по методике, разработанной в Омском государственном университете путей сообщения [3], и с помощью двухмерной модели для расчета характеристик сопряжений анкерных участков [4]:

Исходные данные для токоприемника приведены в табл. 1.

В качестве исходных данных также задаются статические характеристики сопряжений анкерных участков, полученные расчетным путем с помощью разработанной двухмерной модели сопряжений анкерных участков (рис. 1).

На основе указанных исходных данных рассчитаны зависимости контактного нажатия токоприемника на контактный провод от скорости движения электроподвижного состава в промежуточных и переходных пролетах.

Таблица 1

Параметры токоприемника

Параметр	Значение
масса полоза, кг масса кареток, кг приведенная масса системы подвижных рам, кг статическое нажатие, Н двойная величина силы сухого трения в шарнирах, приведенная к контактной поверхности полоза, Н жесткость каретки, кН/м коэффициент вязкого трения рамы токоприемника, Н∙с/м коэффициент вязкого трения каретки, Н∙с/м сила сухого трения каретки, Н	10,0 2,0 39,0 100,0 20,0 6,0 20 0 0

а

б

Рис. 1. Параметры и характеристики четырехпролетного сопряжения анкерных участков КС-200-07: а – схема участка контактной подвески;
б – параметры и характеристики контактной подвески

Полученные зависимости среднеквадратического отклонения (СКО) контактного нажатия токоприемника от вертикального угла пересечения контактных проводов в переходных пролетах трех и четырехпролетных сопряжений анкерных участков для различных скоростей движения электроподвижного состава приведены на рис. 2 и 3.

На представленных графиках указано допустимое среднеквадратичное отклонение контактного нажатия в соответствии с [1].

Анализ результатов показывает, что при увеличении скорости движения ЭПС ухудшается качество токосъема, так как резко возрастает СКО контактного нажатия. Следовательно, следует стремиться к уменьшению угла α.

а	б	в
Рис. 2. Влияние угла α на величину СКО контактного нажатия в переходном пролете трехпролетного сопряжения КС-200-07 при скорости движения ЭПС: а – 160 км/ч; б – 200 км/ч; в – 250 км/ч
а	б	в
Рис. 3. Влияние угла α на величину СКО контактного нажатия в переходном пролете четырехпролетного сопряжения КС-200-07 при скорости движения ЭПС: а – 160 км/ч; б – 200 км/ч; в – 250 км/ч

Для высоких скоростей движения целесообразно сооружать четырехпролетные сопряжения с целью уменьшения угла α и разброса контактного нажатия в переходных пролетах.

Четырехпролетные сопряжения позволяют обеспечить более широкий диапазон регулировки параметров сопряжений с сохранением высокого качества токосъема, что является значительным преимуществом для реальных условий эксплуатации при воздействии внешних климатических факторов.

Литература:

1. BS EN 50317:2002. Railway applications – Current collection systems – Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. – European Standard, CELENEC, 2002.

2. Дербилов Е. М. Повышение качества токосъема в переходных пролетах сопряжений анкерных участков цепных контактных подвесок / Е. М. Дербилов, С. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба. – 2012. – №1(9). –
С. 10–16.

3. Павлов В. М. Пути улучшения взаимодействия токоприемника с контактной подвеской / В. М. Павлов, В. Н. Финиченко // Повышение динамических качеств подвижного состава и поезда в условиях Сибирского региона: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. –
С. 37–40.

4. Кудряшов Е. В. Метод расчета эластичности контактной подвески на основе простой конечно-элементной модели. Измерения эластичности /
Е. В. Кудряшов, С. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба. – 2011. – №4(8). – С. 16–26